LABORATORIUM Z FIZYKI

Katedra Fizyki

ĆWICZENIE NR 9

TEMAT: Wyznaczanie gęstości cieczy za

pomocą wagi Mohra-Westphala.

Grupa dziekańska II

Skład grupy ćwiczącej:

Bieńkowski Michał

Kijas Konrad

1.Budowa i działanie wagi Mohra-Westphala.

Przy wyznaczaniu gęstości względnej cieczy posługujemy się często wagą Mohra-Westphala, której działanie opiera się na zastosowaniu prawa Archimedesa. Stanowi ona dźwignię dwuramienną ; na jednym jej końcu zawieszony jest szklany nurek, drugie ramię zaopatrzone jest w odpowiedni ciężarek równoważący ciężar nurka i w kolec k, który służy do kontroli ustawienia belki wagi w położeniu poziomym. Ramię z nurkiem podzielone jest nacięciami górnej powierzchni na 10 części.

Przed przystąpieniem do pomiarów ustawiamy belkę w położeniu poziomym. Ustawienia dokonuje za pomocą śruby znajdującej się u podstawy wagi. Obracając tą śrubą osiągamy zmiany w pionowym ustawieniu pręta podtrzymującego belkę wagi. Celem tych wstępnych manipulacji jest takie ustawienie belki wagi, aby kolec znajdujący się na belce znalazł się na wprost nieruchomego kolca umieszczonego na oprawie wagi.

2.Definicja gęstości względnej ciał.

Dokonawszy tej wstępnej czynności podsuwamy pod nurek szklaną menzurkę z wodą destylowaną tak, aby cały nurek był zanurzony. Zgodnie z prawem Archimedesa nurek doznaje parcia P skierowanego do góry : w celu przywrócenia równowagi zawieszamy na nacięciach dłuższego ramienia wagi ciężarki , tzw. : koniki. Najczęściej ciężary koników są dobrane tak , że jeżeli ciężar pierwszego wynosi a , to drugiego - 0,1a , trzeciego - 0.01a.Oznaczając ramiona poszczególnych koników przez l1 ,l2 ,l3 a odległość punktu zawieszenia nurka od osi obrotu przez L , możemy wyżej omówioną równość momentów sił działających napisać w postaci :

PwL = al1 + 0,1al2 + 0,01al3

Pw oznacza parcie wywierane przez wodę na nurek.

Następnie zanurzamy nurek w badanej cieczy i znów równoważymy moment parcia za pomocą koników. Zapisujemy analogicznie jak dla wody równość momentów:

PcL = al' + al'' + al'''

Dzieląc oba równania stronami otrzymujemy :

Pc Mc l' + 0,1 l'' + 0,01 l'''

Pw Mw l1 + 0,1 l2 + 0,01 l3

Stosunek parć , jak wynika z poprzednich rozważań , daje nam szukaną gęstość względną cieczy z przybliżeniem , polegającym na zaniedbaniu zmian gęstości wody w zależności od temperatury. Jeżeli chcemy mieć wynik nie obarczony tym błędem, musimy otrzymany rezultat pomnożyć przez gęstość względną wody w odpowiedniej temperaturze. Otrzymamy wówczas wzór na poprawioną gęstość względną

Pc Mc l' + 0,1 l'' + 0,01 l''' Pw Mw l1 + 0,1 l2 + 0,01 l3

3.Prawo Archimedesa

Wielkość wyporu równa jest iloczynowi objętości zanurzonego ciała przez ciężar właściwy cieczy , czyli ciężarowi wypartej przez ciało cieczy.

Wynikiem działania siły wyporu skierowanej pionowo do góry ,a więc przeciwnie niż siła ciężkości jest znane zjawisko ,że ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na wadze tyle , ile waży wyparta przez niego ciecz.

4.Wnioski

Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia możemy zauważyć następujące spostrzeżenia:

- w stałej temperaturze różne ciecz mają różne gęstości

- przyjmując gęstość wody destylowanej za wartość

odniesienia zauważamy, że gęstość denaturatu ma

mniejszą wartość , natomiast CuSO4 większą. Powoduje

to iż do zrównoważenia siły wyporu działającej na nurek

w przypadku denaturatu potrzebowaliśmy odważników o

mniejszej wadze niż w przypadku CuSO4.

- Wartość gęstości względnej jest mniejsza niż gęstości

bezwzględnej.

---